chapter7

ส่ือกลางในการส่งข้อมูล Transmission Media

เนือ้ หาท่จี ะบรรยาย …………….  ชนิดของส่ือกลางของระบบส่ือสาร  ส่ือกลางแบบตวั นาโลหะ  ส่ือกลางแบบใยแก้ว  ส่ือกลางแบบคล่ืนวทิ ยุ

ชนิดของส่ือกลางของระบบส่ือสาร(Type of media)  แบบตวั นาโลหะ(Conductive metal) ได้แก่ Twisted pair, Coaxial cable  แบบใยแก้ว หรือพลาสตกิ (Glass or plastic) ได้แก่ Fiber optic  แบบคล่ืนวิทยุ หรือเครือข่ายไร้สาย(Wireless) ได้แก่ Microwave, Satellite

ส่ือกลางแบบตัวนาโลหะ เป็ นสายนาสัญญาณ (Transmission line) ท่ใี ช้ส่งข้อมูลมี สัญญาณไฟฟ้าเป็ นพาหะ แยกเป็ น 2 แบบ คอื  สายค่บู ดิ เกลียว (Twisted pair cable)  สายโคแอกเชียล (Coaxial cable)

ทฤษฎพี นื้ ฐานเก่ียวกบั สายสญั ญาณ ถ้ามีการแยกสเปคตรัมของความถี่ในคลื่นสี่เหล่ียมมมุ ฉาก (Square wave) พบวา่ ประกอบด้วย ฮาร์โมนกิ อนั ดบั ค่ีเทา่ นนั้

ค่าตวั แปรในสายสัญญาณ ในสายส่งแบบสวดตวั นา 2 เส้น เราสามารถแยกคุณสมบตั ิไดใ้ นเทอมของ ตวั แปรทางไฟฟ้า ทาใหเ้ ป็นลกั ษณะของวงจรสมมูล (Equivalent circuit) ประกอบด้วยอุปกรณ์ ดังนี้  คา่ ความตา้ นทาน (R)  ค่าความจุไฟฟ้า (C) คา่ ความเหน่ียวนาไฟฟ้า (L)

สายค่บู ดิ เกลียว (Twisted pair cable) ประกอบด้วยสายสัญญาณจานวนคู่ แต่ละคู่จะพนั กันเป็ นเกลียว ตลอดจนถงึ ปลาย เพ่ือลดการรบกวนจากคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าจาก คู่สายข้างเคียงและจากภายนอก และมีฉนวนภายนอกห่อหุ้มอีกชัน้ แบ่งเป็ น 2 ชนิด คือ  ชนิดห้มุ ฉนวน (Shielded twisted pair: STP)  ชนิดไม่ห้มุ ฉนวน (Unshielded twisted pair: UTP)

สายคู่บดิ เกลียวชนิดห้มุ ฉนวน (STP) สายไฟแต่ละคู่จะถูกห่อหุ้มด้วยอลูมเิ นียมฟอล์ย เพ่ือป้องกนั การ รบกวนของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอกสาย และมีฉนวนไฟฟ้า เช่นพลาสตกิ ห่อหุ้มอีกชัน้ ระยะทางในการใช้งานจะสามารถใช้ได้ไกล แต่ไม่นิยมเน่ืองจากมี ราคาแพง โดยมากจะนาไปใช้กับการส่ือสารข้อมูลท่ีมีความเร็วสูง เช่น Gigabit Network หรือตดิ ตงั้ บริเวณท่ีมีการรบกวนของคล่ืน แม่เหลก็ ไฟฟ้ามาก

สายคู่บดิ เกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวน (UTP) สายไฟแต่ละคู่จะถูกห่อหุ้มด้วยฉนวนไฟฟ้าภายนอกเท่านัน้ ป้องกัน การรบกวนของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าได้น้อยกว่าแบบ STP เป็ นสายท่นี ิยมใช้มากท่ีสุด เน่ืองจากมีราคาถูก มักใช้ตดิ ตงั้ ภายใน อาคาร หรือภายในห้อง หรือหากต้องการตดิ ตัง้ ภายนอกอาคาร จะต้องเดนิ สายภายในท่อเหลก็ สามารถใช้ส่งข้อมูลความเร็ว 100 Mbps

การต่อสายคู่บดิ เกลียว ท่ีปลายของสายจะใช้ตัวต่อสายแบบ RJ-45 สาหรับสาย 4 คู่มีวธิ ีการต่อหัว 2 แบบ ตามจุดประสงค์การใช้งาน เข้าสายตอ่ ตรง HUB <--> PC เข้าสายสลบั (HUB<-->HUB, PC<-->PC) HUB Order PC ขาว - ส้ม 1 ขาว - ส้ม HUB/PC Order HUB/PC ส้ม 2 ส้ม ขาว - เขียว 3 ขาว - เขียว ขาว - ส้ม 1 ขาว - เขยี ว นา้ เงิน 4 นา้ เงินขาว - นา้ เงิน 5 ขาว - นา้ เงิน ส้ม 2 ส้ ม เขยี ว 6 เขียวขาว - นา้ ตาล 7 ขาว - นา้ ตาล ขาว - เขียว 3 ขาว - ส้ม นา้ ตาล 8 นา้ ตาล นา้ เงิน 4 นา้ เงิน ขาว - นา้ เงิน 5 ขาว - นา้ เงิน เขียว 6 ส้ ม ขาว - นา้ ตาล 7 ขาว - นา้ ตาล นา้ ตาล 8 นา้ ตาล

มาตรฐานของสายคู่บดิ เกลียว องค์กร ANSI/EIA (American National Standards Institute/Electronic Industries Association) ได้กาหนดหมายเลข EIA 568 เพื่อควบคมุ และ แบง่ แยกกลมุ่ สายสญั ญาณกลุ่ม ค่าความเร็วสูงสุ ด ลักษณะใช้งานCAT 1 < 1 Mbps ใช้งานด้านAnalog และโทรศพั ท์CAT 2 4 Mbps สว่ นใหญ่ใช้กลบั ระบบเครือขา่ ยแบบวงแหวน(Token ring) ของบริษัท IBMCAT 3 16 Mbps ด้านโทรศพั ท์และข้อมลู เครือขา่ ยแบบ EthernetCAT 4 20 Mbps ใช้ในความเร็ว 16 Mbps ของเครือขา่ ย Token Ring ของบริษัท IBMCAT 5 100 Mbps ใช้ในเครือขา่ ยEthernet ความเร็วสงู TPDDI 155 MbpsCAT 6 1 GB ใช้ในเครือขา่ ยEthernet ความเร็วสงู 1 GB

สายโคแอกเชยี ลหรือสายซีลด์(Coaxial cable)เป็นตวั กลางเชื่อมโยงท่ีมีลกั ษณะเช่นเดียวกบั สายทวี ี มีใช้งานหลายลกั ษณะงาน ไมว่ า่ ในระบบเครือขา่ ยเฉพาะท่ี ในการสง่ ข้อมลู ระยะไกลระหวา่ งชมุ สายโทรศพั ท์ หรือการสง่ ข้อมลู สญั ญาณวีดิทศั น์ ท่ีใช้ทว่ั ไปมี 2 ชนิด คือ 50 โอห์ม ซงึ่ ใช้สง่ ข้อมลู แบบดิจิทลั และชนิด 75โอห์ม ซง่ึ ใช้สง่ ข้อมลู สญั ญาณแอนะลอ็ ก สายโคแอกเชียลจะมีฉนวนห้มุปอ้ งกนั การรบกวนของคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ และสญั ญาณรบกวนจากภายนอกสายแบบนีม้ ีช่วงความถี่ท่ีสญั ญาณไฟฟา้ สามารถผ่านได้กว้างถึง 500 MHz

สายโคแอกเชยี ล (ต่อ) สายโคแอกเชียลที่ไช้กบั การสง่ ข้อมลู คอมพิวเตอร์ มี 2 แบบ  สายโคแอกเชียลแบบอ่อน (Thinwire coaxial cable) หุ้มด้วยฉนวนแบบบางมขี นาดเลก็ โค้งงอได้ง่าย สาหรับ ตดิ ตงั้ ในอาคารหรือห้อง  สายโคแอกเชียลแบบแข็ง (Thickwire coaxial cable) มีฉนวนภายนอกท่หี นา ทาให้สายมีขนาดใหญ่ สามารถทน ต่อสภาพอากาศภายนอกอาคาร อุปกรณ์ส่ง

มาตรฐานของสายโคแอกเชยี ล มีการกาหนดมาตรฐาน JIS C3501 (ญ่ีป่ ุน), MIL-C-17 (อเมริกา) สาหรับ สายโคแอคเชียล ด้วยหมาย RG ตามคณุ ลกั ษณะของสายเบอร์ สาย อมิ พีแดนซ์ คา่ ความจไุ ฟฟ้า เส้นผ่านศนู ยก์ ลาง แรงดนั ใช้งานสูงสดุ (โอห์ม) (นิว้ ) (Vrms)RG-6 (pF/ฟตุ )RG-8 75.0 0.266 400RG-9 52.0 18.6 0.405 4000RG-11 51.0 29.5 0.420 4000 75.0 30.0 0.405 4000 20.6

เส้นใยนาแสง (Optical Fiber) อาจเรียกวา่ เส้นใยแก้วนาแสงหรือไฟเบอร์ออปตกิ เป็นตวั กลางของ สญั ญาณแสง ทามาจากวสั ดปุ ระเภทแก้วท่ีมีความบริสทุ ธิ์มาก เส้นใย นาแสงมีลกั ษณะเป็นเส้นยาวขนาดเลก็ ขนาดประมาณ เส้นผมของมนษุ ย์ อาศยั หลกั การสะท้อน และหกั เห ของแสงในการสง่ แสงลงไปในสาย ประกอบด้วย 3 สว่ นหลกั - แกน (CORE) - แก้วห้มุ (CLAD) - ปลอกหุ้มหรือฉนวนภายนอก

ชนิดของเส้นใยนาแสง วิธีการแบง่ ชนิดของเส้นใยแสงมีหลายวธิ ี เชน่ - แบ่งตามประเภทวัสดุ + Silica glass optic fiber + Multi component glass optic fiber + Plastic optic fiber - แบ่งตามโหมด (Propagation Mode) ลกั ษณะการเดินทางของแสง + Single Mode optic fiber + Multi Mode optic fiber - แบ่งตามดชั นีการหักเหแสงของ CORE ลกั ษณะการสะท้อนของแสง + Step Index optic fiber (SI - fiber) + Graded Index optic fiber ( GI fiber)

โหมดของเส้นใยนาแสง คณุ สมบตั กิ ารนาแสงของเส้นใยนาแสง แบง่ ตามลกั ษณะการให้แสง สอ่ งทะลหุ รือไม่ เป็นคณุ สมบตั เิ ฉพาะของเนือ้ แก้ว แบง่ เป็น 2 แบบ - Single Mode optic fiber - Multi Mode optic fiber

เส้นใยนาแสงแบบซงิ เกิลโหมด เป็นการใช้ตวั นาแสงท่ีบีบสาแสงให้พงุ่ ตรงไปตามท่อใยนาแสง โดยมีการ กระจายออกด้านข้างน้อยที่สดุ เป็นแบบสายท่ีมีกาลงั การสญู เสียทางแสง น้อยที่สดุ เหมาะสาหรับการใช้กบั ระยะทางไกลๆ เชน่ เส้นใยนาแสงระหวา่ ง ประเทศ

เส้นใยนาแสงแบบมลั ตโิ หมด เป็นเส้นใยนาแสงท่ีมีลกั ษณะการกระจายแสงออกด้านข้างได้ โดยมีคา่ ดชั นีการหกั เหของแสงของ CORE กบั CLAD ตา่ งกนั เพอื่ ให้เกิดการสะท้อน ของแสงเมื่อตกกระทบพืน้ ท่ีระหวา่ ง CORE กบั CLAD

ดชั นีการหกั เหแสงของ CORE ลกั ษณะการเคลือบ CORE ด้วย CLAD ที่ตา่ งกนั จะทาให้เกิดการหกั เหและ สะท้อนของแสงในสายท่ีตา่ งกนั แบง่ เป็น 2 แบบ - Step Index optic fiber การสะท้อนของแสงเป็นแบบ ทนั ทีทนั ใด - Graded Index optic fiber การสะท้อนของแสงจะเลยี ้ วแบน ทีละน้อย

การเช่อื มต่อและหัวของเส้นใยนาแสง การต่อสายเส้นใยนาแสงให้มีระยะทางมากขนึ ้ หรือตอ่ ไปยงั อปุ กรณ์ รับสง่ มี 2 ลกั ษณะ + ต่อแบบถาวร โดยการหลอมปลายสายใยนาแสงให้ตอ่ กนั ด้วยแสงเลเซอร์ (Splicing) เช่นการตอ่ สายใยนาแสงในทะเล + การต่อแบบช่ัวคราวหรือต่อกับอุปกรณ์รับส่ง ปลายของสายใยนาแสง จะถกู ตอ่ เข้ากบั หวั ตอ่ สาย และยดึ ติดกบั ตู้ Rack เพ่ือไมใ่ ห้มีการเคลื่อน จาก หวั ตอ่ สายจะใช้ Patch Cable ตอ่ ไปยงั อปุ กรณ์ หรือสายเส้นอื่นตอ่ ไป หวั สาหรับสายใยนาแสงมี 2 แบบ - แบบ SC มีลกั ษณะเป็นหวั เหล่ียม มกั เป็นสว่ นท่ีตอ่ กบั อปุ กรณ์ - แบบ ST มีลกั ษณะเป็นหวั กลม มกั เป็นสว่ นที่อยปู่ ลายสาย

ส่ือกลางแบบคล่ืนวิทยุ คือการสอ่ื สารข้อมลู โดยใช้คลนื่ วิทยหุ รือคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้าเป็นพาหะ หรือไมม่ ีสื่อกลางในการสือ่ สารข้อมลู มีการใช้งาน 3 ลกั ษณะ + ไมโครเวฟ (Microwave) + ดาวเทียม (Satellite Link) + ส่ือสารวิทยุ (Radio Link)

การแบ่งช่วงความถ่ียา่ นความถี่ของสญั ญาณไฟฟา้ สามารถแบง่ เป็นชว่ ง ดงั นี ้ ย่านความถ่ี ช่ือเรียก 3-30 kHz Very low frequency (VLF) 30-300 kHz Low frequency (LF)300-3,000 kHz Medium frequency (MF) 3-30 MHz High frequency (HF) 30-300 MHz Very-high frequency (VHF)300-3,000 MHz Ultra-high frequency (UHF) 3-30 GHz Super-high frequency (SHF) 30-300 GHz Extremely-high frequency (EHF)

ไมโครเวฟ (Microwave) เป็นการสื่อสารระหว่างสถานีภาคพืน้ สองสถานี ความถ่ีท่ีใช้ในการสอื่ สาร อยใู่ นยา่ นไมโครเวฟ มีลกั ษณะเฉพาะคือ + ใช้สอื่ สารระหวา่ งสถานี + ระยะระหวา่ งสถานีคือ 50 กม. + ทิศทางจานสายอากาศต้องตรงกนั + อาจเกิดปัญหาการบงั ของสง่ิ ปลกู สร้าง + อาจเกิดปัญหาจากสภาพอากาศ

ดาวเทยี ม (Satellite Link) เป็นการสอ่ื สารระหว่างดาวเทียมท่ีลอยอยเู่ หนือโลกกบั สถานีภาคพืน้ หรือ บ้านพกั อาศยั มีลกั ษณะเฉพาะคือ + ใช้สญั ญาณวทิ ยคุ วามถ่ีสงู + ตวั ดาวเทียมจะรับข้อมลู จากสถานี ภาคพืน้ ขยายและสะท้อนสญั ญาณ กลบั มาท่ีสถานีภาคพืน้ อีกทีหนง่ึ + ความถี่ของสญั ญาณสง่ ขาขนึ ้ (Up Link) ประมาณ 4 GHz + ความถี่ของสญั ญาณสง่ ขาลง (Down Link) ประมาณ 6 GHz

ตวั อย่างการส่ือสารดาวเทยี ม การสอ่ื สารระหว่างแตล่ ะสาขาของธนาคาร

ตวั อย่างการส่ือสารดาวเทยี ม (ต่อ) การกระจายข้อมลู การซือ้ ขายในตลาดห้นุ

ส่ือสารวทิ ยุ (Radio Link) เป็นการส่อื สารระหวา่ งสถานีสง่ วิทยกุ บั อปุ กรณ์สอื่ สารขนาดเลก็ เชน่ โทรศพั ท์ เพจเจอร์ อาศยั มีลกั ษณะเฉพาะคือ + มีสถานีแมข่ า่ ยท่ีครอบคลมุ พืน้ ท่ี (Base Station) เป็นรัศมีกว้าง + ความถี่สง่ จากสถานีแมข่ า่ ยจะต่ากวา่ จากอปุ กรณ์สอื่ สาร + สื่อสารได้ทงั้ แบบทางเดียวและสองทาง

ระบบโทรศัพท์เซลลูลาร์ (Cellular Phone) คือระบบการจดั การพืน้ ท่ีของโทรศพั ท์เคล่อื นท่ี แบง่ พืน้ ท่ีผ้ใู ช้บริการเป็น ช่อง (Cell) คล้ายช่องตวั ออ่ นบนรวงผงึ ้ แตล่ ะช่องมีหนง่ึ สถานีแม่ข่าย แตล่ ะ สถานีแมข่ ่ายทอ่ี ยตู่ ิดกนั จะใช้ความถ่ีในการสอ่ื สารที่ตา่ งกนั เพ่ือปอ้ งกนั การ กวนกนั ของสญั ญาณ